设计模式初窥

GoF(“”,指Gamma, Helm, Johnson &sign pattern,心就有点发虚。于是就了本的设计模式,结果看得懂非懂:看的时候好像是懂了,过一会就忘了。可能是本人比较愚钝吧:))最近,有了点。独乐不如众乐,与大家分享一下,还望指教!

为什么要提倡Design Pattern呢?根本原因是为了代码复用,增加可性。那么怎么才能实现代码复用呢?OO界有前辈的几个原则:开-闭原则(Open Closed Principal)、里氏代换原则、合成复用原则。设计模式就是实现了这些原则,从而达到了代码复用、增加可性的目的。

如果有一天,这小子发现了,开始正版软件。没关系,我们只要再创建一个光盘的子类正版软件就可以了。不需要修改原结构和代码。怎么样?对扩展开发,对修改关闭。开-闭原则

就是说要少用继承,多用合成关系来实现。我曾经这样写过程序:有几个类要与数据库打交道,就写了一个数据库操作的类,然后别的跟数据库打交道的类都继承这个。结果后来,我修改了数据库操作类的一个方法,各个类都需要改动。牵一发而动!面向对象是要把波动在尽量小的范围。

在Java中,应尽量针对Intece编程,而非实现类。这样,更换子类不会影响调用它方法的代码。要让各个类尽可能少的跟别人,不要与陌生人说话。这样,城门失火,才不至于殃及池鱼。扩展性和性才能提高

理解了这些原则,再看设计模式,只是在具体问题上怎么实现这些原则而已。张无忌学太极拳,忘记了所有招式,了玄幂二老,所谓心中无招。设计模式可谓招数,如果先学通了各种模式,又忘掉了所有模式而,可谓OO之最高境界。呵呵,搞笑,搞笑!(JR)

一个助记名,它用一两个词来描述模式的问题、解决方案和效果。命名一个新的模式增加了我们的设计词汇。设计模式允许我们在较高的抽象层次上进行设计。基于一个模式词汇表,我们自己以及同事之间就可以讨论模式并在编写文档时使用它们。模式名可以帮助我们思考,便于我们与其他人交流设计思想及设计结果。找到恰当的模式名也是我们设计模式编目工作的难点之一。

描述了应该在何时使用模式。它解释了设计问题和问题存在的前因后果,它可能描述了特定的设计问题,如怎样用对象表示算法等。也可能描述了导致不灵活设计的类或对象结构。有时候,问题部分会包括使用模式必须满足的一系列先决条件。

描述了设计的组成成分,它们之间的相互关系及各自的职责和协作方式。因为模式就像一个模板,可应用于多种不同场合,所以解决方案并不描述一个特定而具体的设计或实现,而是提供设计问题的抽象描述和怎样用一个具有一般意义的元素组合(类或对象组合)来解决这个问题。

描述了模式应用的效果及使用模式应权衡的问题。尽管我们描述设计决策时,并不总提到模式效果,但它们对于评价设计选择和理解使用模式的代价及好处具有重要意义。软件效果大多关注对时间和空间的衡量,它们也表述了语言和实现问题。因为复用是面向对象设计的要素之一,所以模式效果包括它对系统的灵活性、扩充性或可移植性的影响,显式地列出这些效果对理解和评价这些模式很有帮助。

你想在多个对象间共享实现(可能使用引用计数),但同时要求客户并不知道这一点。一个简单的例子便是C o p l i e n 的S t r i n g 类[ C o p 9 2 ],在这个类中多个对象可以共享同一个字符串表示(S t r i n g R e p )。

适用性 当你要为一个复杂子系统提供一个简单接口时。子系统往往因为不断演化而变得越来越复杂。大多数模式使用时都会产生更多更小的类。这使得子系统更具可重用性,也更容易对子系统进行定制,但这也给那些不需要定制子系统的用户带来一些使用上的困难。F a c a d e 可以提供一个简单的缺省视图,这一视图对大多数用户来说已经足够,而那些需要更多的可定制性的用户可以越过f a c a d e 层。

当你需要构建一个层次结构的子系统时,使用f a c a d e 模式定义子系统中每层的入口点。如果子系统之间是相互依赖的,你可以让它们仅通过f a c a d e 进行通讯,从而简化了它们之间的依赖关系。

适用性 像讨论的M e n u I t e m 对象那样,抽象出待执行的动作以参数化某对象。你可用过程语言中的回调(c a l l b a c k )函数表达这种参数化机制。所谓回调函数是指函数先在某处注册,而它将在稍后某个需要的时候被调用。C o m m a n d 模式是回调机制的一个面向对象的替代品。

在不同的时刻指定、排列和执行请求。一个C o m m a n d 对象可以有一个与初始请求无关的期。如果一个请求的接收者可用一种与地址空间无关的方式表达,那么就可将负责该请求的命令对象传送给另一个不同的进程并在那儿实现该请求。

支持取消操作。C o m m a n d 的E x c u t e 操作可在实施操作前将状态存储起来,在取消操作时这个状态用来消除该操作的影响。C o m m a n d 接口必须添加一个U n e x e c u t e 操作,该操作取消上一次E x e c u t e 调用的效果。执行的命令被存储在一个历史列表中。可通过向后和向前遍历这一列表并分别调用U n e x e c u t e 和E x e c u t e 来实现重数不限的“取消”和“重做”。

支持修改日志,这样当系统崩溃时,这些修改可以被重做一遍。在C o m m a n d 接口中添加装载操作和存储操作,可以用来保持变动的一个一致的修改日志。从崩溃中恢复的过程包括从磁盘中重新读入记录下来的命令并用E x e c u t e 操作重新执行它们。

用构建在原语操作上的高层操作构造一个系统。这样一种结构在支持事务( t r a n s a c t i o n )的信息系统中很常见。一个事务封装了对数据的一组变动。C o m m a n d 模式提供了对事务进行建模的方法。C o m m a n d 有一个公共的接口,使得你可以用同一种方式调用所有的事务。同时使用该模式也易于添加新事务以扩展系统。

效率不是一个关键问题最高效的解释器通常不是通过直接解释语法分析树实现的, 而是首先将它们转换成另一种形式。例如,正则表达式通常被转换成状态机。但即使在这种情况下, 转换器仍可用解释器模式实现, 该模式仍是有用的。

一个操作中含有庞大的多分支的条件语句,且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常, 有多个操作包含这一相同的条件结构。S t a t e模式将每一个条件分支放入一个的类中。这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其他对象而变化。

各子类中公共的行为应被提取出来并集中到一个公共父类中以避免代码重复。这是O p d y k e 和J o h n s o n 所描述过的“重分解以一般化”的一个很好的例子[ O J 9 3 ]。首先识别现有代码中的不同之处,并且将不同之处分离为新的操作。最后,用一个调用这些新的操作的模板方法来替换这些不同的代码。

需要对一个对象结构中的对象进行很多不同的并且不相关的操作,而你想避免让这些操作“污染”这些对象的类。Vi s i t o r 使得你可以将相关的操作集中起来定义在一个类中。当该对象结构被很多应用共享时,用Vi s i t o r 模式让每个应用仅包含需要用到的操作。

许多机构拥有领先技术,可能正式通过了设计师论坛的论证或者非正式的专家。这些领先厂商将推广设计模式采用中的通信,并将培训开发具体设计模式的团队。通信应当跨开发团队和项目以便预先防止采用竖井和多种惟一的实现(谨记每个Developer/Project AntiPattern的实现)。培训可以采用正式的internal lunch-and-learns、正式的internal class或者派一些员工参加外部培训。这些培训方式将促进正确的设计模式应用程序。如果仅有极少的观众能够参加培训,最佳的候选人是那些感觉适合在回来后能够培训其同事的人。

设计模式可用于使项目受益,但是他们也可能因为误用而对应用程序造成损害。应当鼓励采用他们,但是对其的采用应当受到审阅和验证。设计模式可以包含在设计和开发过程中。在任何一种情况中,设计模式的使用应当由审阅者确认和验证。在审阅过程中还可能会遇到这样的情况,额外的设计模式不适用于最初包括的地方。即使中没有进行正式的审阅,这一步骤也可以通过同事审阅或者团队讨论来完成。这一步骤中的审阅者要么是主要团队的,要么与他们建立通信。

指导采用对于broad exposure类别的设计模式非常关键。这些设计模式具有很多相关的风险,因为他们将创建依赖性。这些依赖性可能在一些对象类中,例如,只工作在更加广泛的DAO设计模式实现范围中的数据访问对象(DAO)、或者跨应用程序边界(如使用Value Object设计模式在应用程序和应用程序层之间传输数据)。这些设计模式也可以由项目中的其他人或者不同项目的人实现,而且实现应当重新使用,不同于创建另一种独特的实现。

只要在创建自己的设计模式实现中有一定的满足,团队和公司就可以在重用发生在代码层时,而不是设计创意层时获得更多益处。使企业获益的最初设计模式是改进的实现。但是,真正的目标是重用实现。重用实现将导致:a)其他可重用的类(取决于公共实现);b)缩短开发时间和降低成本;c)缩短时间和降低成本;d)在应用程序之间和内部轻松集成。

这种重用对broad exposure设计模式非常重要(有时是基本的)。这些设计模式创建了外部依赖性(集成将从公共实现中受益)或者产生全部的自定义类库(如果有公共基础将可重用)。isolated use设计模式也可以从重用中获益,但是如果他们是根据具体情况定制的,他们就非常难以重用。

有时您可能会问自己:“如果重用比较好,为什么设计模式和可以重用的实现不可以一同应用呢?”在我们讨论设计模式如何使更多读者获益的时候才会讨论这个问题。如果可能,如果已经预定义了实现,那么达到广泛适用性这个目标就会非常困难。然而,一旦设计模式被应用到特殊的问题域或者技术基础设施中,那么就可以重用在该中产生的实现。

这看起来像是一件的任务,需要掌握设计模式如何应用在实际情况中,如何构建优质的实现,以及如何促进重用实现。完成该任务的方法之一就是在中引入应用程序架构。应用程序架构提供了应用程序需要的结构,从而使开发团队可以关注应用程序的域逻辑。这包含了已实现的设计模式。除了重用设计模式概念或者单个实现之外,可以在多个项目和应用程序之间重用架构。这种共享的公共实现确保了兼容性,并为开发和多种不同的实现提供了一种低成本替代方案。兼容性提供了重新使用需要的技术基础。没有足够的篇幅在这里深入讨论架构的其他重要品质,如运行时监测和管理、可配置应用程序逻辑和适应性行为等。您可以从Carnegie Mellon Software Engineering Institute (中学习到更多有关架构的知识。

1、FACTORY—追MM少不了请吃饭了,麦当劳的鸡翅和肯德基的鸡翅都是MM爱吃的东西,虽然口味有所不同,但不管你带MM去麦当劳或肯德基,只管向服务员说“来四个鸡翅”就行了。麦当劳和肯德基就是生产鸡翅的Factory

2、BUILDER—MM最爱听的就是“我爱你”这句话了,见到不同地方的MM,要能够用她们的方言跟她说这句话哦,我有一个多种语言翻译机,每种语言都有一个按键,见到MM我只要按对应的键,它就能够用相应的语言说出“我爱你”这句话了,国外的MM也可以轻松搞掂,这就是我的“我爱你 ”builder。(这一定比美军在伊拉克用的翻译机好)

建造模式:将产品的内部和产品的生成过程分割开来,从而使一个建造过程生成具有不同的内部的产品对象。建造模式使得产品内部可以的变化,客户不必知道产品内部组成的细节。建造模式可以强制实行一种分步骤进行的建造过程。

3、FACTORY METHOD—请MM去麦当劳吃汉堡,不同的MM有不同的口味,要每个都记住是一件烦人的事情,我一般采用Factory Method模式,带着MM到服务员那儿,说“要一个汉堡”,具体要什么样的汉堡呢,让MM直接跟服务员说就行了。

原始模型模式:通过给出一个原型对象来指明所要创建的对象的类型,然后用复制这个原型对象的方法创建出更多同类型的对象。原始模型模式允许动态的增加或减少产品类,产品类不需要非得有任何事先确定的等级结构,原始模型模式适用于任何的等级结构。缺点是每一个类都必须配备一个克隆方法。

6、ADAPTER—在朋友上碰到了一个Sarah,从来的,可我不会说粤语,她不会说普通话,只好求助于我的朋友kent了,他作为我和Sarah之间的Adapter,让我和Sarah可以相互交谈了(也不知道他会不会耍我)

7、BRIDGE—早上碰到MM,要说早上好,晚上碰到MM,要说晚上好;碰到MM穿了件新衣服,要说你的衣服好漂亮哦,碰到MM新做的发型,要说你的头发好漂亮哦。不要问我“早上碰到MM新做了个发型怎么说”这种问题,自己用BRIDGE组合一下不就行了

8、COMPOSITE—Mary今天过生日。“我过生日,你要送我一件物。”“嗯,好吧,去商店,你自己挑。”“这件T恤挺漂亮,,这条裙子好看,,这个包也不错,。”“喂,了三件了呀,我只答应送一件物的哦。”“什么呀,T恤加裙子加包包,正好配成一套呀,小姐,麻烦你包起来。 ”“……”,MM都会用Composite模式了,你会了没有?

合成模式:合成模式将对象组织到树结构中,可以用来描述整体与部分的关系。合成模式就是一个处理对象的树结构的模式。合成模式把部分与整体的关系用树结构表示出来。合成模式使得客户端把一个个单独的成分对象和由他们复合而成的合成对象同等看待。

9、DECORATOR—Mary过完轮到Sarly过生日,还是不要叫她自己挑了,不然这个月伙食费肯定玩完,拿出我去年在华山顶上照的照片,在背面写上“最好的的物,就是爱你的Fita”,再到街上品店了个像框(品的MM也很漂亮哦),再找隔壁搞美术设计的Mike设计了一个漂亮的盒子装起来……,我们都是Decorator,最终都在修饰我这个人呀,怎么样,看懂了吗?

装饰模式:装饰模式以对客户端透明的方式扩展对象的功能,是继承关系的一个替代方案,提供比继承更多的灵活性。动态给一个对象增加功能,这些功能可以再动态的撤消。增加由一些基本功能的排列组合而产生的非常大量的功能。

10、FACADE—我有一个专业的Nikon相机,我就喜欢自己手动调、快门,这样照出来的照片才专业,但MM可不懂这些,教了半天也不会。幸好相机有Facade设计模式,把相机调整到自动档,只要对准目标按快门就行了,一切由相机自动调整,这样MM也可以用这个相机给我拍张照片了。

门面模式:外部与一个子系统的通信必须通过一个统一的门面对象进行。门面模式提供一个高层次的接口,使得子系统更易于使用。每一个子系统只有一个门面类,而且此门面类只有一个实例,也就是说它是一个单例模式。但整个系统可以有多个门面类。

11、FLYWEIGHT—每天跟MM发短信,手指都累死了,最近了个新,可以把一些常用的句子存在里,要用的时候,直接拿出来,在前面加上MM的名字就可以发送了,再不用一个字一个字敲了。共享的句子就是Flyweight,MM的名字就是提取出来的外部特征,根据上下文情况使用。

享元模式:FLYWEIGHT在拳击比赛中指最轻量级。享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。享元模式能做到共享的关键是区分内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态存储在享元内部,不会随的改变而有所不同。外蕴状态是随的改变而改变的。外蕴状态不能影响内蕴状态,它们是相互的。将可以共享的状态和不可以共享的状态从常规类中区分开来,将不可以共享的状态从类里剔除出去。客户端不可以直接创建被共享的对象,而应当使用一个工厂对象负责创建被共享的对象。享元模式大幅度的降低内存中对象的数量。

12、PROXY—跟MM在网上聊天,一开头总是“hi,你好”,“你从哪儿来呀?”“你多大了?”“身高多少呀?”这些话,真烦人,写个程序做为我的Proxy吧,凡是接收到这些话都设置好了自动的回答,接收到其他的话时再通知我回答,怎么样,酷吧。

代理模式:代理模式给某一个对象提供一个代理对象,并由代理对象控制对源对象的引用。代理就是一个人或一个机构代表另一个人或者一个机构采取行动。某些情况下,客户不想或者不能够直接引用一个对象,代理对象可以在客户和目标对象直接起到中介的作用。客户端分辨不出代理主题对象与真实主题对象。代理模式可以并不知道真正的被代理对象,而仅仅持有一个被代理对象的接口,这时候代理对象不能够创建被代理对象,被代理对象必须有系统的其他角色代为创建并传入。

13、CHAIN OF RESPONSIBLEITY—晚上去上英语课,为了好开溜坐到了最后一排,哇,前面坐了好几个漂亮的MM哎,找张纸条,写上“Hi,可以做我的女朋友吗?如果不愿意请向前传”,纸条就一个接一个的传上去了,糟糕,传到第一排的MM把纸条传给老师了,听说是个老呀,快跑!

责任链模式:在责任链模式中,很多对象由每一个对象对其下家的引用而接起来形成一条链。请求在这个链上传递,直到链上的某一个对象决定处理此请求。客户并不知道链上的哪一个对象最终处理这个请求,系统可以在不影响客户端的情况下动态的重新组织链和分配责任。处理者有两个选择:承担责任或者把责任推给下家。一个请求可以最终不被任何接收端对象所接受。

14、COMMAND—俺有一个MM家里管得特别严,没法见面,只好借助于她弟弟在我们俩之间传送信息,她对我有什么,就写一张纸条让她弟弟带给我。这不,她弟弟又传送过来一个COMMAND,为了感谢他,我请他吃了碗杂酱面,哪知道他说:“我同时给我姐姐三个男朋友送COMMAND,就数你最小气,才请我吃面。”

命令模式:命令模式把一个请求或者操作封装到一个对象中。命令模式把发出命令的责任和执行命令的责任分割开,委派给不同的对象。命令模式允许请求的一方和发送的一方开来,使得请求的一方不必知道接收请求的一方的接口,更不必知道请求是怎么被接收,以及操作是否执行,何时被执行以及是怎么被执行的。系统支持命令的撤消。

解释器模式:给定一个语言后,解释器模式可以定义出其文法的一种表示,并同时提供一个解释器。客户端可以使用这个解释器来解释这个语言中的句子。解释器模式将描述怎样在有了一个简单的文法后,使用模式设计解释这些语句。在解释器模式里面提到的语言是指任何解释器对象能够解释的任何组合。在解释器模式中需要定义一个代表文法的命令类的等级结构,也就是一系列的组合规则。每一个命令对象都有一个解释方法,代表对命令对象的解释。命令对象的等级结构中的对象的任何排列组合都是一个语言。

迭代子模式:迭代子模式可以顺序访问一个聚集中的元素而不必聚集的内部。多个对象聚在一起形成的总体称之为聚集,聚集对象是能够包容一组对象的容器对象。迭代子模式将迭代逻辑封装到一个的子对象中,从而与聚集本身隔开。迭代子模式简化了聚集的界面。每一个聚集对象都可以有一个或一个以上的迭代子对象,每一个迭代子的迭代状态可以是彼此的。迭代算法可以于聚集角色变化。

调停者模式:调停者模式包装了一系列对象相互作用的方式,使得这些对象不必相互明显作用。从而使他们可以松散偶合。当某些对象之间的作用发生改变时,不会立即影响其他的一些对象之间的作用。这些作用可以彼此的变化。调停者模式将多对多的相互作用为一对多的相互作用。调停者模式将对象的行为和协作抽象化,把对象在小尺度的行为上与其他对象的相互作用分开处理。

18、MEMENTO—同时跟几个MM聊天时,一定要记清楚刚才跟MM说了些什么话,不然MM发现了会不高兴的哦,幸亏我有个备忘录,刚才与哪个MM说了什么话我都拷贝一份放到备忘录里面保存,这样可以随时察看以前的记录啦。

备忘录模式:备忘录对象是一个用来存储另外一个对象内部状态的快照的对象。备忘录模式的用意是在不封装的条件下,将一个对象的状态,并外部化,存储起来,从而可以在将来合适的时候把这个对象还原到存储起来的状态。

19、OBSERVER—想知道咱们公司最新MM情报吗?加入公司的MM情报邮件组就行了,tom负责搜集情报,他发现的新情报不用一个一个通知我们,直接发布给邮件组,我们作为订阅者(观察者)就可以及时收到情报啦

20、STATE—跟MM交往时,一定要注意她的状态哦,在不同的状态时她的行为会有不同,比如你约她今天晚上去看电影,对你没兴趣的MM就会说 “有事情啦”,对你不讨厌但还没喜欢上的MM就会说“好啊,不过可以带上我同事么?”,已经喜欢上你的MM就会说“几点钟?看完电影再去泡吧怎么样?”,当然你看电影过程中表现良好的话,也可以把MM的状态从不讨厌不喜欢变成喜欢哦。

状态模式:状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变行为。这个对象看上去象是改变了它的类一样。状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里,每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候,其行为也随之改变。状态模式需要对每一个系统可能取得的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时,系统便改变所选的子类。

策略模式:策略模式针对一组算法,将每一个算法封装到具有共同接口的的类中,从而使得它们可以相互替换。策略模式使得算法可以在不影响到客户端的情况下发生变化。策略模式把行为和分开。类负责维持和查询行为类,各种算法在具体的策略类中提供。由于算法和开来,算法的增减,修改都不会影响到和客户端。

22、TEMPLATE METHOD——看过《如何女生》这部经典文章吗?女生从认识到的不变的步骤分为巧遇、打破僵局、展开追求、接吻、前戏、动手、爱抚、进去八大步骤(Template method),但每个步骤针对不同的情况,都有不一样的做法,这就要看你随机应变啦(具体实现);

模板方法模式:模板方法模式准备一个抽象类,将部分逻辑以具体方法以及具体构造子的形式实现,然后声明一些抽象方法来子类实现剩余的逻辑。不同的子类可以以不同的方式实现这些抽象方法,从而对剩余的逻辑有不同的实现。先制定一个逻辑框架,而将逻辑的细节留给具体的子类去实现。

23、VISITOR—情人节到了,要给每个MM送一束鲜花和一张卡片,可是每个MM送的花都要针对她个人的特点,每张卡片也要根据个人的特点来挑,我一个人哪搞得清楚,还是找花店老板和品店老板做一下Visitor,让花店老板根据MM的特点选一束花,让品店老板也根据每个人特点选一张卡,这样就轻松多了;

访问者模式:访问者模式的目的是封装一些于某种数据结构元素之上的操作。一旦这些操作需要修改的话,接受这个操作的数据结构可以保持不变。访问者模式适用于数据结构相对未定的系统,它把数据结构和作用于结构上的操作之间的耦合开,使得操作可以相对的演化。访问者模式使得增加新的操作变的很容易,就是增加一个新的访问者类。访问者模式将有关的行为集中到一个访问者对象中,而不是分散到一个个的节点类中。当使用访问者模式时,要将尽可能多的对象浏览逻辑放在访问者类中,而不是放到它的子类中。访问者模式可以跨过几个类的等级结构访问属于不同的等级结构的类。